CN108249825B - 沥青混合料的制备方法及沥青混合料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路工程技术领域，且特别涉及沥青混合料的制备方法及沥青混合料；该制备方法包括：备料和热熔；备料包括准备沥青、橡胶、水溶性硅酸盐、陶粒、珍珠岩、矿渣、河沙；热熔：第一次热熔包括将将沥青加入预热后的热熔缸，在150‑160℃的条件下加热20‑30min，然后升温至170‑185℃；第二次热熔包括向热熔后的沥青添加水溶性硅酸盐和陶粒一并热搅拌；第三次热熔包括向第二次热熔后的混合物添加橡胶，加热并搅拌；第四次热熔包括向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙进行热搅拌；该制备方法能够提高沥青混合料的性能，使得制备的沥青混合料在摊铺之后的抗裂能力提高。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，且特别涉及沥青混合料的制备方法及沥青混合料。
背景技术
沥青混合料俗称沥青砼，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。
但是，相关技术提供的沥青混合料在摊铺路面的时候，沥青混合料之间的粘黏度大大降低，沥青路面出现离析和沥青松散的现象，在摊铺完成后，一般使用一段时间后，沥青路面便会出现裂痕，导致沥青路面的大量修复工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沥青混合料的制备方法，该制备方法能够提高沥青混合料的性能，使得制备的沥青混合料在摊铺路面时粘度不会大大降低；并且提高沥青混合料在摊铺之后的抗裂能力。
本发明的另一目的在于提供一种沥青混合料，该沥青混合料的性能佳，不容易出现离析和松散的现象，摊铺于地面后具有较强的抗裂能力。
本发明是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种沥青混合料的制备方法，其包括备料和热熔；备料包括按照重量份计准备20-30重量份的沥青、5-6重量份的橡胶、6-8重量份的水溶性硅酸盐、3-5重量份的陶粒、5-8重量份的珍珠岩、3-5重量份的矿渣、3-5重量份的河沙。
热熔包括第一次热熔、第二次热熔、第三次热熔和第四次热熔；第一次热熔包括将热熔缸预热至150-160℃，将沥青加入预热后的热熔缸中，在150-160℃的条件下加热20-30min，然后升温至170-185℃。
第二次热熔包括向热熔后的沥青添加水溶性硅酸盐和陶粒一并加热和搅拌。
第三次热熔包括向第二次热熔后的混合物添加橡胶，加热并搅拌。
第四次热熔包括向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙，并进行热搅拌。
本发明提出一种沥青混合料，其是由上述的沥青混合料的制备方法制备的。
本发明实施例的沥青混合料的制备方法及沥青混合料的有益效果是：
本发明实施例提供的沥青混合料的制备方法，在制备沥青混合料时，先将沥青加入预热后的热熔缸进行熔化，然后向熔化后的沥青中添加水溶性硅酸盐、陶粒加热并搅拌，然后再在混合物中添加橡胶加热并搅拌，最后再添加珍珠岩、矿渣和河沙进行最后一次加热和搅拌；本发明的沥青混合料的制备方法，在混合各个原料时，依次添加各种原料，并在各次原料的添加后进行充分的加热和搅拌，进而提高混合物的均匀程度，并且减少混合料中的空气含量，这样一来可以在一定程度上增强沥青混合料的均匀程度，提高沥青混合料的性能，提高沥青混合料的摊铺后的抗裂能力；按照本发明的沥青混合料的制备方法制备沥青混合料时，在中间制备步骤添加橡胶，能够进一步地提高制备的沥青混合料的均匀程度，提高沥青混合料的性能，增强沥青混合料在摊铺后的抗裂能力。
本发明实施例提供的沥青混合料性能较佳，不容易出现离析和松散的现象，摊铺于地面后具有较强的抗裂能力。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的沥青混合料的制备方法及沥青混合料进行具体说明。
本发明提供的沥青混合料的制备方法包括：备料和热熔；其中，备料包括按照重量份计准备20-30重量份的沥青、5-6重量份的橡胶、6-8重量份的水溶性硅酸盐、3-5重量份的陶粒、5-8重量份的珍珠岩、3-5重量份的矿渣、3-5重量份的河沙；上述热熔可以包括第一次热熔、第二次热熔、第三次热熔和第四次热熔。
详细地，上述第一次热熔包括将热熔缸预热至150-160℃，将沥青加入预热后的热熔缸中，在150-160℃的条件下加热20-30min，然后升温至170-185℃，在170-185℃的条件下搅拌10-15min。先将热熔缸预热后再添加沥青进行热熔，可以促进沥青快速的熔化，进而缩短制备工艺的工艺时长。
上述第二次热熔包括向热熔后的沥青中添加水溶性硅酸盐和陶粒一并加热和搅拌；详细地，在进行第二次热熔前将热熔后的沥青的温度降至155-165℃，然后再添加水溶性硅酸盐和陶粒。
进一步地，本发明中第二次热熔的温度为160-165℃；更进一步地，在进行第二次热熔时，以200-300r/min的转速进行搅拌，搅拌的时间为20-30min。
在进行第二次热熔时，先将温度降低再添加水溶性硅酸盐和陶粒，并且在低于第一次热熔温度的温度下进行搅拌，可以促使水溶性硅酸盐和陶粒均匀、充分的分散在熔化后的沥青中，并且在热搅拌的作用下，提高混合物的粘黏性。
作为优选，本发明中的陶粒的粒度为10-30目。需要说明的是，本发明中的水溶性硅酸盐可以包括硅酸钠、硅酸锂和硅酸钾中的至少一种。
第三次热熔包括向第二次热熔后的混合物添加橡胶，加热并搅拌；详细地，第三次热熔的温度为170-180℃；作为优选，进行第三次热熔时，搅拌的转速为400-500r/min，搅拌时间为15-25min。
添加橡胶进行第三次热熔时的温度略高于第二次热熔的温度，一方面可以加速橡胶的熔化，另一方面可以促使混合物中的颗粒物质在粘稠的混合物中分散的更加均匀，避免颗粒物质分散不均匀、导致积累，有利于性能的提升。
需要说明的是，本发明的橡胶可以是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等，在此不作具体限定。
第四次热熔包括向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙，并进行热搅拌；详细地，在进行第四次搅拌时，将原料全部添加于第三次热熔后的混合物中后，先将温度控制于170-180℃搅拌10-20min，然后以3℃/min的降温速率将温度降至150-160℃，然后将温度保持在150-160℃搅拌10-20min。需要说明的是，第四次热熔时的搅拌速率可以是200-300r/min；需要进一步说明的是，在进行降温的同时继续保持搅拌。
进行第四次热熔时，先以较高的温度进行一段时间的热搅拌，然后再以较稳定的降温速率进行降温，并在相对较低的温度下搅拌一段时间，这样一来，可以利用温度的变化进一步地提高沥青混合料的性能，并且能够有效地提高沥青的摊铺之后的抗裂能力。
本发明中的珍珠岩的粒度为10-30目；需要说明的是，矿渣和河沙的粒度可以是50-100目。
以下结合实施例对本发明的沥青混合料的制备方法及沥青混合料作进一步的详细描述。
实施例1
备料：准备20重量份的沥青、5重量份的橡胶、6重量份的水溶性硅酸盐、3重量份的陶粒、5重量份的珍珠岩、3重量份的矿渣、3重量份的河沙。
第一次热熔：将热熔缸预热至150℃，将沥青加入预热后的热熔缸中，在150℃的条件下加热30min，然后升温至170℃，在170℃的条件下搅拌15min。
第二次热熔：将热熔后的沥青降温至155℃，向热熔后的沥青中添加水溶性硅酸盐和陶粒(10目)，在温度为160℃条件下，以转速为300r/min的条件搅拌20min。上述水溶性硅酸盐为硅酸钠。
第三次热熔：向第二次热熔后的混合物添加橡胶，在温度为170℃、转速为500r/min条件下热搅拌15min。上述橡胶为丁苯橡胶。
第四次热熔：向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙，先在温度为170℃条件下，搅拌20min(转速为200r/min)；然后以3℃/min的降温速率将温度降至150℃，并将温度保持在150℃，以200r/min的转速搅拌20min。上述珍珠岩的粒度为10目，矿渣和河沙的粒度为100目。
实施例2
备料：准备30重量份的沥青、6重量份的橡胶、8重量份的水溶性硅酸盐、5重量份的陶粒、8重量份的珍珠岩、5重量份的矿渣、5重量份的河沙。
第一次热熔：将热熔缸预热至160℃，将沥青加入预热后的热熔缸中，在160℃的条件下加热20min，然后升温至185℃，在185℃的条件下搅拌10min。
第二次热熔：将热熔后的沥青降温至165℃，向热熔后的沥青中添加水溶性硅酸盐和陶粒(30目)，在温度为165℃条件下，以转速为200r/min的条件搅拌30min。上述水溶性硅酸盐为硅酸钾。
第三次热熔：向第二次热熔后的混合物添加橡胶，在温度为180℃、转速为400r/min条件下热搅拌25min。上述橡胶为顺丁橡胶。
第四次热熔：向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙，先在温度为180℃条件下，搅拌10min(转速为300r/min)；然后以3℃/min的降温速率将温度降至160℃，并将温度保持在160℃，以300r/min的转速搅拌10min。上述珍珠岩的粒度为30目，矿渣和河沙的粒度为50目。
实施例3
备料：准备25重量份的沥青、5.5重量份的橡胶、7重量份的水溶性硅酸盐、4重量份的陶粒、7重量份的珍珠岩、4重量份的矿渣、4重量份的河沙。
第一次热熔：将热熔缸预热至155℃，将沥青加入预热后的热熔缸中，在155℃的条件下加热25min，然后升温至175℃，在175℃的条件下搅拌12min。
第二次热熔：将热熔后的沥青降温至160℃，向热熔后的沥青中添加水溶性硅酸盐和陶粒(20目)，在温度为162℃条件下，以转速为250r/min的条件搅拌25min。上述水溶性硅酸盐为硅酸钠和硅酸锂。
第三次热熔：向第二次热熔后的混合物添加橡胶，在温度为175℃、转速为450r/min条件下热搅拌20min。上述橡胶为天然橡胶和异戊橡胶。
第四次热熔：向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙，先在温度为175℃条件下，搅拌15min(转速为250r/min)；然后以3℃/min的降温速率将温度降至155℃，并将温度保持在155℃，以250r/min的转速搅拌15min。上述珍珠岩的粒度为20目，矿渣和河沙的粒度为70目。
实施例4
备料：准备27重量份的沥青、5重量份的橡胶、8重量份的水溶性硅酸盐、3重量份的陶粒、7重量份的珍珠岩、4重量份的矿渣、5重量份的河沙。
第一次热熔：将热熔缸预热至156℃，将沥青加入预热后的热熔缸中，在150℃的条件下加热24min，然后升温至180℃，在180℃的条件下搅拌12min。
第二次热熔：将热熔后的沥青降温至162℃，向热熔后的沥青中添加水溶性硅酸盐和陶粒(15目)，在温度为162℃条件下，以转速为300r/min的条件搅拌30min。上述水溶性硅酸盐为硅酸钠。
第三次热熔：向第二次热熔后的混合物添加橡胶，在温度为178℃、转速为420r/min条件下热搅拌24min。
第四次热熔：向第三次热熔后的混合物添加珍珠岩、矿渣和河沙，先在温度为178℃条件下，搅拌16min(转速为240r/min)；然后以3℃/min的降温速率将温度降至158℃，并将温度保持在158℃，以300r/min的转速搅拌20min。上述珍珠岩的粒度为15目，矿渣和河沙的粒度为80目。
对比例1
对比例1的制备沥青混合料的制备方法中采用的原料与实施例1相同，对比例1的制备方法与实施例1的不同之处在于，对比例1中是一次性将原料全部加入热熔缸中，在170℃左右的温度下将原料熔化并且搅拌均匀。
对比例2
对比例2的制备沥青混合料的方法与实施例1的制备方法类似，不同之处在于，在进行第二次热熔时，没有先将沥青降温至155-165℃再添加水溶性硅酸盐和陶粒，然后在较高的温度下进行热搅拌，对比例2是直接在170℃左右温度的熔化后的沥青中添加水溶性硅酸盐和陶粒，并继续在170℃左右热搅拌混合物。
对比例3
对比例3的制备沥青混合料的方法与实施例1的制备方法类似，不同之处在于，在进行第四次热熔时，对比例3始终保持热搅拌的温度为170℃，没有进行匀速降温，也没有在较低的温度下进行热搅拌的过程。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中记载的方法对实施例1-4和对比例1-3制备的沥青混合料进行稳定度、流值、空隙率、饱和度、残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比、车辙动稳定度等进行检测，并根据检测结果进行比较，结果见表1。
表1各组沥青混合料的性能对比
根据表1的结果可知，本发明的制备方法制备出的沥青混合料的性能明显优于对比例1-3的制备方法制备的沥青混合料，因此本发明的沥青混合料的制备方法制备沥青混合料的性能较佳，摊铺之后的抗拉、抗裂强度较大。
综上所述，本发明实施例的沥青混合料的制备方法及沥青混合料的有益效果是：
本发明实施例提供的沥青混合料的制备方法，在制备沥青混合料时，先将沥青加入预热后的热熔缸进行熔化，然后向熔化后的沥青中添加水溶性硅酸盐、陶粒加热并搅拌，然后再在混合物中添加橡胶加热并搅拌，最后再添加珍珠岩、矿渣和河沙进行最后一次加热和搅拌；本发明的沥青混合料的制备方法，在混合各个原料时，依次添加各种原料，并在各次原料的添加后进行充分的加热和搅拌，进而提高混合物的均匀程度，并且减少混合料中的空气含量，这样一来可以在一定程度上增强沥青混合料的均匀程度，提高沥青混合料的性能，提高沥青混合料的摊铺后的抗裂能力；按照本发明的沥青混合料的制备方法制备沥青混合料时，在中间制备步骤添加橡胶，能够进一步地提高制备的沥青混合料的均匀程度，提高沥青混合料的性能，增强沥青混合料在摊铺后的抗裂能力。
本发明实施例提供的沥青混合料性能较佳，不容易出现离析和松散的现象，摊铺于地面后具有较强的抗裂能力。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括备料和热熔；所述备料包括按照重量份计准备20-30重量份的沥青、5-6重量份的橡胶、6-8重量份的水溶性硅酸盐、3-5重量份的陶粒、5-8重量份的珍珠岩、3-5重量份的矿渣、3-5重量份的河沙；
所述热熔包括第一次热熔、第二次热熔、第三次热熔和第四次热熔；所述第一次热熔包括将热熔缸预热至150-160℃，将所述沥青加入预热后的所述热熔缸中，在150-160℃的条件下加热20-30min，然后升温至170-185℃；
所述第二次热熔包括向热熔后的所述沥青添加所述水溶性硅酸盐和所述陶粒一并加热和搅拌，其中，进行所述第二次热熔前将热熔后的所述沥青降温至155-165℃，然后再添加所述水溶性硅酸盐和所述陶粒，所述第二次热熔的温度为160-165℃；
所述第三次热熔包括向所述第二次热熔后的混合物添加所述橡胶，加热并搅拌，所述第三次热熔的温度为170-180℃；
所述第四次热熔包括向所述第三次热熔后的混合物添加所述珍珠岩、所述矿渣和所述河沙，并进行热搅拌；其中，进行第四次热熔时，先将温度控制于170-180℃搅拌10-20min，然后以3℃/min的降温速率将温度降至150-160℃，并将温度保持在150-160℃搅拌10-20min。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述第二次热熔的搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为20-30min。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述第三次热熔的搅拌转速为400-500r/min，搅拌时间为15-25min。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述陶粒的粒度为10-30目。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述珍珠岩的粒度为10-30目。
6.一种沥青混合料，其特征在于，其是由权利要求1-5任一项所述的沥青混合料的制备方法制备的。
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